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書名:汽車工程材料ISBN:978-7-111-31387-8作者:王大鵬出版社:機(jī)械工業(yè)出版社本書配有電子課件汽車工程材料ppt課件第二節(jié)合金鋼(alloy

steel)1.概論

合金鋼是在碳素鋼中添加一些合金元素而煉制的一類鋼,以改善碳素鋼的性能。第六章常用金屬汽車工程材料ppt課件為什么要發(fā)展合金鋼?因?yàn)樘间摬荒軡M足要求。一、碳素鋼的缺陷1、綜合機(jī)械性能差

雖然碳素鋼的強(qiáng)度、硬度隨著含碳量的增加而提高,但塑性、韌性卻隨之下降,不能在同一成分中得到配合完善的綜合機(jī)械性能。汽車工程材料ppt課件2、熱穩(wěn)定性差

碳鋼在使用溫度超過(guò)200℃后,軟化變形,機(jī)械性能(強(qiáng)度、韌性)急劇下降,不能用于高溫場(chǎng)合。汽車工程材料ppt課件

3、耐腐蝕性差

碳鋼在大多數(shù)介質(zhì)中的耐腐蝕性很差,尤其對(duì)酸幾乎沒(méi)有任何抵御能力。

汽車工程材料ppt課件4、淬透性差

碳鋼不能用于制作大截面尺寸的重要零件。淬火時(shí),急冷易變形、開(kāi)裂;緩冷,又淬不上火或淬透層很淺。汽車工程材料ppt課件5、不能滿足某些特殊性能要求

如:耐低溫、高磁性、無(wú)磁性等。

碳鋼的冷脆性轉(zhuǎn)變溫度較高,-20~-30℃,

故碳鋼的使用溫度應(yīng)≥-20℃。汽車工程材料ppt課件

因此發(fā)展合金鋼成為必然,二十一世紀(jì)結(jié)構(gòu)材料的重要發(fā)展方向之一就是利用新技術(shù)、新工藝改造傳統(tǒng)材料——微合金化高強(qiáng)鋼,低合金超高強(qiáng)鋼。汽車工程材料ppt課件與C的親和力:強(qiáng)

弱常見(jiàn)的合金元素及作用TiNbVZr

CrMn

Mo

NiCuSiAl合金元素對(duì)基本相的影響:非碳化物形成元素溶入F固溶強(qiáng)化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體較硬,耐磨,比Fe3C更穩(wěn)定強(qiáng)碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔點(diǎn),硬,耐磨,最穩(wěn)定汽車工程材料ppt課件

2.合金鋼的分類:按所含主要合金元素種類可分為:鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅錳鋼等按用途可分為:結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊性能鋼上一頁(yè)

結(jié)束放映下一頁(yè)本章首頁(yè)教程首頁(yè)汽車工程材料ppt課件

按鋼中S、P雜質(zhì)含量

a、普通合金鋼S≤0.050%P≤0.045%

b、優(yōu)質(zhì)合金鋼S≤0.035%P≤0.035%

c、高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼S≤0.025%P≤0.025%

d、特級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼S≤0.015%P≤0.020%

按合金元素含量(合金元素總量)

a、微合金鋼0.001-0.1%

b、低合金鋼1-5%

c、中合金鋼5-10%

d、高合金鋼>10%

按合金組元

a、二元合金鋼:Mn鋼、硅鋼、鉻鋼。

b、三元合金鋼Cr-Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Ni

c、多元合金鋼Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V(二)

合金結(jié)構(gòu)鋼

在碳素結(jié)構(gòu)鋼中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti

等合金元素,使其具有較高強(qiáng)度、韌性、淬透性。合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)分類

合金結(jié)構(gòu)鋼分為:普通低合金鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼。

編號(hào)

數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字

合金元素含量的百分之幾,

<1.5%不標(biāo)出

合金元素

平均含C量的萬(wàn)分之幾

如:40Cr

表示含C量:0.40%(0.37-0.45%)

含Cr量:0.8-1.1%60Si2Mn

表示含C量:0.57-0.65%

含Si量:1.5-2.0%

含Mn量:0.6-0.9%

1、普通低合金鋼

合金含量<3%,其強(qiáng)度顯著高于相同含碳量的碳素鋼(低合金鋼),且具有良好的塑性、韌性、焊接性能,比碳鋼更低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。主要用于橋梁、鍋爐壓力容器、車輛、船舶、大型鋼結(jié)構(gòu)等。C%<0.20%;主強(qiáng)化元素是Mn<1.8%;加入微量的Ti、V、Nb等細(xì)化晶粒;加入Cu提高耐大氣腐蝕能力。

熱處理——

熱軋空冷高壓容器橋梁船舶車輛應(yīng)用2、滲碳鋼

滲碳鋼屬于低碳鋼,含碳量0.1-0.25%,以保證心部有足夠的塑、韌性。為了克服碳鋼缺陷,常采用低碳合金鋼作為滲碳鋼,加入合金元素Cr、Ni、Mn提高淬透性,改善滲碳層的強(qiáng)度和塑、韌性;添加少量的V、W、Mo、Ti細(xì)化晶粒,抑制滲碳時(shí)晶粒長(zhǎng)大。滲碳后需熱處理,“淬火+低溫回火”,獲得“外硬內(nèi)韌”組織。常用鋼號(hào):

15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2、

15CrMn、20CrMnTi、

應(yīng)用舉例:

用20CrMnTi制造汽車變速齒輪。

技術(shù)要求:滲碳層厚度1.2~1.6mm,碳濃度1.0%,

齒輪硬度HRC58~60,心部硬度HRC30~45

3、調(diào)質(zhì)鋼

調(diào)質(zhì):

淬火+高溫回火

具有較高的強(qiáng)度和較高的塑、韌性配合

(良好的綜合機(jī)械性能)

對(duì)于調(diào)質(zhì)零件,淬透性對(duì)機(jī)械性能影響很大。成分特點(diǎn):

調(diào)質(zhì)鋼屬于中碳鋼,含碳量0.27~0.50%

(含碳量過(guò)低強(qiáng)度不足,過(guò)高韌性不足)。

具有良好綜合機(jī)械性能,添加Cr、Ni、Mn、Si、

提高淬透性。應(yīng)用舉例:用40Cr制作發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺絲

發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺絲,承受沖擊性載荷(拉應(yīng)力),且周期性變化,一旦發(fā)生斷裂,會(huì)引起嚴(yán)重事故,要求有足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性、抗疲勞。

4、彈簧鋼對(duì)彈簧鋼的要求

高強(qiáng)度бb,高屈強(qiáng)比бs/бb,高的疲勞強(qiáng)度,足夠的塑、韌性,高的淬透性,低的脫碳敏感性,良好的成型性。

成分特點(diǎn)

含碳量高:碳鋼0.60~0.75%C

合金鋼0.46~0.70%C

添加Si、Mn、Cr、V等合金元素,提高淬透性,細(xì)化晶粒,改善機(jī)械性能。常用彈簧鋼

a、錳彈簧鋼60Mn、65Mnb、硅錳彈簧鋼55Si2Mn、60Si2Mn

汽車板簧火車螺旋彈簧5、滾動(dòng)軸承鋼(滾珠、滾柱)載荷特點(diǎn)及破壞形式

周期性交變載荷,接觸面積小,接觸應(yīng)力很大:300MN/m2,最高可達(dá)500MN/m2;循環(huán)受力次數(shù)可達(dá)每分鐘數(shù)萬(wàn)次,極易磨損和疲勞破壞。

滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)G

Cr9

SiMn

含Mn量WMn≤1.5%

含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr≈0.9%

滾動(dòng)軸承鋼三、鑄鐵1.鑄鐵的性能特點(diǎn)2.常用鑄鐵成分

——

w(C)=2.5~4.0%,w(Si)=1.0~3.0%.(一)鑄鐵的性能特點(diǎn)(1)鑄鐵的石墨化石墨G(簡(jiǎn)單六方晶格)組織——

鋼基體+石墨(C)

石墨的形態(tài)(形狀\數(shù)目\大小\及分布)決定鑄鐵組織與性能鑄鐵的性能特點(diǎn)

鑄鐵的性能取決于鑄鐵的組織和成分。因此,鑄鐵的機(jī)械性能主要取決于鑄鐵基體組織以及石墨的數(shù)量、形狀、大小及分布特點(diǎn)。石墨機(jī)械性能很低,硬度僅為HB3~5,抗拉強(qiáng)度為20Mpa,延伸率接近零石墨珠光體鐵素體抗拉強(qiáng)度MPa20800~1000350~400

因此,鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性要比碳鋼低,

一般說(shuō)來(lái),石墨的數(shù)量越少,分布越分散,形狀越接近球形,則鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性越高。

鑄鐵與鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的比較示意圖雖然鑄鐵的機(jī)械性能不如鋼,但由于石墨的存在,卻賦予鑄鐵許多為鋼所不及的性能。如良好的耐磨性、高的消振性以及優(yōu)良的切削加工性。此外,鑄鐵的碳含量高,其成分接近共晶成分,因此,鑄鐵的熔點(diǎn)低,約為1200℃左右,鐵水流動(dòng)性好;石墨結(jié)晶時(shí)體積膨脹,所以鑄造收縮率小,其鑄造性能優(yōu)于鋼。

(2)鑄鐵的組織和分類名

稱石

墨化程度顯微組織灰口鑄鐵按Fe-G相圖結(jié)晶、

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